Lannan ja muun eloperäisen materiaalin käsittelyteknologiat

Abstract

Tässä kirjallisuuskatsauksessa esitellään ympäristöteknologian prosesseja, joita käytetään tai voidaan käyttää lannan ja muiden eloperäisten materiaalien prosessointiin. Katsaus perustuu kirjallisuuteen, laite- ja prosessitoimittajien ja -suunnittelijoiden aineistoihin sekä katsauksen tekijöiden kokemukseen. Katsauksessa ympäristöteknologian prosessit esitellään jaoteltuina niiden perusperiaatteiden mukaisesti biologisiin, kemiallisiin ja fysikaalisiin prosesseihin. Prosesseista esitellään niiden luonnontieteelliset perusteet, energiantarve, lopputuotteet sekä yleiset, nykyiset sovelluskohteet. Esitettyjen tietojen perusteella voidaan käytännössä arvioida kunkin teknologian periaatteellista soveltuvuutta erityyppisiin ja mahdollisesti uudenlaisiinkin kohteisiin. Käytännössä yksittäisessä kohteessa käytettävään prosessiin ja prosesseista koostuvan teknologiaketjun rakentamiseen vaikuttavat monet tekijät kuten kustannukset, energia- ja ympäristötase, tuotteiden markkinat, ohjaavat toimet sekä suunnitellut tavoitteet. Biologisista menetelmistä biokaasuprosessi on materiaalien hyödyntämisessä lupaava, koska siinä voidaan tuottaa sekä uusiutuvaa energiaa että kierrättää ravinteet. Aerobinen prosessi, kuten kompostointi, yksinään tai biokaasuprosessin jatkokäsittelynä stabiloi lopputuotteita. Typenpoistoprosesseja voidaan käyttää nestemäisen jakeen (esim. jakeistettu lannan nestejae tai prosessoinnin rejektivedet) käsittelyyn, joskaan niillä ei typpeä saada talteen. Saostukseen perustuvat kemialliset menetelmät soveltuvat erityisesti fosforin hallintaan. Menetelmien kehittämisessä ja käytössä huomion on oltava fosforin talteenotossa kasveille käyttökelpoisessa muodossa. Strippausprosessit ovat kiinnostavia ammoniumtypen talteenottoon erityisesti biokaasulaitosten yhteydessä. Fysikaalisisista menetelmistä jakeistus erilaisilla mekaanisilla erottimilla mahdollistaa kiintoaineen ja ravinteiden erottelua sekä massamäärien hallinnan. Jakeistamiseen voidaan käyttää esimerkiksi linkoa, ja se voidaan toteuttaa lietelannalle sellaisenaan tai biokaasulaitoksen yhteydessä. Myös erotetun kuivajakeen rakeistaminen on mahdollista. Lannan ja muiden eloperäisten materiaalien hyödyntämiseen ja niiden ympäristökuormituksen vähentämiseen on näin ollen olemassa useita erilaisia prosesseja. Koska ne ovat periaatteiltaan ja myös mm. lopputuotteiltaan ja hallittavuudeltaan hyvinkin erilaisia, on niiden soveltuvuus ymmärrettävä tapauskohtaisesti. Tehokkaiden käsittelymenetelmien käyttöönotto ja sovellus vaatii edelleen pitkäjänteistä tutkimus- ja kehitystoimintaa. Pääpainon tulee olla menetelmissä, joilla voidaan edistää materiaalien hyödyntämistä osana kestävää kehitystä.

This literature review presents the basics on several environmental processing technologies which are or can be used to process manure and other biodegradable materials. The review is based on available literature, data from process designers and manufacturers, and the experience of the authors. The review divides the processing technologies into biological, chemical and physical processes according to their basic principles. The scientific principles, energy requirements, end-products and current, common implementation of the processes are presented. According to the information presented, the feasibility of the processes can be (preliminarily) estimated for different practical solutions. In practice, several matters, such as costs, energy and environmental balances, markets for the end-products, policy actions and specific aims, affect the case-specific feasibility of the technological processes and process chains presented. Of biological processes, biogas technology holds promise in material flow management due to being able to produce renewable energy and to recycle nutrients, while aerobic processes, such as composting, can be used to stabilise biodegradable materials as such or as post-treatment for biogas technology. Biological nitrogen removal may be used for treating liquid material flows, such as liquid fraction of manure or reject waters from different processes, but it does not enable nitrogen recovery. Precipitation is a chemical process enabling phosphorus management, though the specific methodology used must ensure phosphorus recovery in a form readily available for plants. Stripping, in turn, offers a recovery option for ammonium nitrogen especially in conjunction to a biogas process. Of physical processes, mechanical separation using different equipment leads to separate solid and liquid fractions and thus improved management of mass flows. Separation can be achieved e.g. with a centrifuge and it is suitable for liquid manure as such or after biogas process. It is also possible to further pelletise the solid fraction. In summary, there are several different technological processes for reusing manure and other biodegradable materials and for decreasing their environmental impact. As the processes are very different from their principles and also end-products and management, their feasibility must be understood case-specifically. The implementation of efficient processes still requires long-term research and development. The main goal in all processing must be to promote material reuse as part of sustainable development.